水中取電
眾所周知,水可以用來發電。在月球上,月海是廣布在月麵上的盆地,月麵上分布著22個主要的月海。在早期月海泛濫期間,月球內部400千米深的地下熔岩冒出月麵,充填了月海,冷卻後形成了大量的岩石,就是玄武岩。這種岩石中含有豐富的鈦鐵礦,品質非常好,比我國攀枝花釩鈦磁鐵礦礦石還要高。據估算,月球上的鈦鐵礦資源總量可達100萬億—200萬億噸。
這種礦石作用可不小,不僅是生產金屬鐵、鈦的原料,還與月球上大量存在的氫反應產生水,供月球基地日常生活需要。當然了,用其中一部分水來發電也未嚐不可。隻不過未來月球基地上的水資源太珍貴了,有誰舍得拿它來發電呢?
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人造太陽放電
如果有一天,你無意中聽到“人造太陽”這個詞,一定會大吃一驚。天空中不是已經有了一個太陽,為什麼還要再造一個呢?
我們知道,氫彈爆炸時,會釋放出巨大的能量。而科學家們卻希望發明一種裝置,可以有效地控製“氫彈爆炸”的過程,讓能量持續穩定地輸出。這類裝置就叫做“人造太陽”,因為它可以像太陽一樣提供無限的、清潔的和安全的能源。2006年9月,中國的“人造太陽”建成,並首次放電成功。這是世界上第一個全超導核聚變實驗裝置。
18-19 宇航員的金鍾罩
在月球上,有許多東西可以殺人於無形:真空,極端高溫或低溫和宇宙輻射。前兩者,人類都可以對付,宇航服和基地能提供大量的空氣,發揮良好的保溫效能。相比之下,宇宙輻射就棘手得多。
太陽、超新星等天體不停地向外噴射高能粒子流,形成宇宙射線。地球強大的磁場,就是天然防護罩,將這些致命的射線擋在了外麵。但月球上沒有大氣,這些高能粒子能穿透人體,損傷DNA,使人體患癌的危險增加19%。
頭頂上輻射無處不在,那腳底應該沒事吧?堅實的月球地表,總應該能提供一點屏蔽作用吧。這樣想,你就大錯特錯了。當宇宙射線中的粒子擊中月球表麵時,會引發微型的核反應,其結果就是產生大批危險的次級粒子。換句話說,月球表麵就是放射性的,它不斷地以中子的形式放出更多的輻射。
那麼,有什麼辦法對付它們呢?科學家煞費心機,設計了三重“金鍾罩”——輻射防護屏,來抵禦這些“幽靈殺手”的進攻。
建個球形防護屏
對宇航員來說,在月球上,最大的威脅是來自銀河係的殺手,即宇宙射線中的高能粒子。可別小瞧了這樣的高能粒子,它們就像微小的加農炮彈珠,能輕而易舉地穿透金屬外殼,鑽破人的皮膚,打斷細胞中遺傳物質DNA的雙鏈,毀壞基因甚至殺死細胞!這是讓人難以接受的。
為了防禦它們,科學家打算建立一種球形的防護屏。簡單地說,就是安置一定數量的球形電場發生器,建立一個綜合電場。使用電場可以產生靜電,製造相當於地球大氣一般的強力環繞磁場,以消除輻射。但是,這樣的防護屏需要多少能量,目前還沒有計算出來。不過,有專家說,如果電流過大,這一方案將不可行。
月球磚防輻射
麵對強烈的宇宙輻射,即便有了球形防護屏,也還遠遠不夠。科學家又打算就地取材,生產月球磚,來建造半圓形的防護屏,作為第二重防護。
在月球表麵,覆蓋著大量的岩石碎屑和塵埃,像沙一樣,叫做風化層,也就是月壤。它是在地質時期,由於無數的隕石衝擊而產生的。風化層非常重要,通過它,可以解讀出獨特的太陽輻射的曆史,也是我們理解地球氣候變化的一個重要因素。
科學家認為,可以用月壤和就地加工的水與二氧化碳的聚合物混合起來。然後,用微波將這種混合物調勻,做成看起來像塑料一樣的磚塊。與優質防輻射材料比起來,這些磚塊的效果顯然要好得多!
新型鎧甲顯神通
為了進一步提高防禦力,科學家正在打造一種鎧甲,當做第三重防護。這種鎧甲就是新型聚乙烯,科學家發現,這種材料具有輕質和富含氫的優點,能有效吸收宇宙輻射,比製造“阿波羅”飛船的金屬鋁還能多吸收20%的射線。
要製作這種鎧甲可不容易,它是由200—300層互相疊放在一起的聚乙烯薄膜製成的“裝甲磚塊”。此外,還必須在氮氣中經受熱衝壓,熱衝壓時溫度高達80℃,壓力也達到了7kg/CM 。
不光如此,科學家們還開發出一種超強聚乙烯材料,它比鋁還要硬10倍,並且也輕許多。它的防護性沒得說,但是,就是造價太昂貴了!隨著科學技術的發展,對付“幽靈殺手”宇宙射線已不是不可能。關鍵在於要通過可靠的試驗作出最好的選擇,為人類未來的太空生活打造一道疏而不漏的安全防線。
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掛著睡大覺
在飛船上,睡覺不需要床,而使用睡袋。睡袋垂直掛在艙壁上,是一個具有長拉鏈的保暖織物袋。但是,臨睡時必須要把身體固定住,以防睡著後,由於呼氣或翻身而在艙內飄來飄去,碰傷自己或損壞航天設備。
在睡覺時,或許你會做夢和打鼾。不同的是,在地麵打鼾,翻個身一般會停止。但在太空中,無論你怎樣翻身打鼾都不會停止,因為在微重力條件下,身體無論處於什麼位置,都是一樣的。
20-21 為嫦娥一號護航
2 007年10月24日,伴隨點火的巨大轟鳴,在大力士“長征三號”甲火箭的托舉下,“嫦娥一號”飛奔月球而去。一個流傳幾千年的神話變成了現實。
但是,月球距離我們地球約有38萬千米,“嫦娥一號”的工作地點那麼遠,它怎麼和地麵取得聯係?它獲得的月球信息能及時傳回地球嗎?換句話說,它的測控和定位問題怎麼解決,誰來為飛行保駕護航?
在北京密雲地麵站,一口大鍋拔地而起。這個大鍋,就是我國自行研製的深空天線。在月球軌道飛行期間,“嫦娥一號”的照片和數據由它負責接受,然後再傳給國家天文台進行處理。
巨人天線
這個天線由大鍋和支架兩部分構成,口徑有50米,有十幾層樓那麼高。看起來,它有點兒像家用的衛星接收天線,不過,它的身軀要龐大得多,重量達到好幾百噸,堪稱一個巨人。
但是,要接受來自月球的信號,談何容易。因為距離太遙遠了,“嫦娥一號”發回的信號極其微弱。所以,與衛星天線相比,深空天線要大得多。一般人造衛星的天線直徑不過2米,但要接受來自月球的信號,則需2層樓高的天線。那據此推算,要接受火星發來的信號,恐怕得搭建十幾層樓高的天線了。
事實上,這種深空天線,就是一種射電望遠鏡。兩者名字有區別,但原理都是一樣的,隻不過用途不同而已。一個測控人造衛星,另一個接受宇宙中的自然天體,比如恒星、星係等的信號。因此,一般情況下,射電望遠鏡可以當做深空天線使用。
用耳朵看宇宙
以往的光學望遠鏡,主要是依靠鏡片來成像的,但這種射電望遠鏡卻不是這樣,它能反射宇宙天體發出的無線電波,並將電波聚到一點,經過接收器放大,然後轉變成能用儀器記錄的信號。雖然這些電波信號不起眼,但有了它,我們就可以用耳朵去看更遙遠的宇宙了。
1968年,借助大型射電望遠鏡,科學家在銀河係中心先後發現了一些星際分子、氨和水分子。這為研究宇宙生命起源問題提供了線索。除了星際分子,脈衝星和類星體等天體的發現,都離不開射電望遠鏡的功勞。
深空一張網
深空網不是一個新鮮的名詞。早在20世紀60年代,美國科學家就利用一些小型的深空天線來執行過探測任務。後來,隨著太空探索的需要,美國宇航局陸續在加州的金石、西班牙的馬德裏和澳大利亞的勘培拉建造了巨大的深空天線。
這三個地方的天線,構成了一張看不見的網絡,這就是美國著名的“深空網”。每個站點大約相隔120經度,可以實現對人造航天器24小時不間斷的監測。2004年,“勇氣”號火星車登陸火星,就是由這張大網接收的。
美國有“深空網”,我國也不例外。除了北京密雲的50米天線外,在雲南天文台還有一個直徑為40米的天線。它是一名備用隊員,一旦北京的天線有問題,雲南的天線就立即替補上陣。
此外,上海天文台和烏魯木齊天文台,還各自擁有一台25米直徑的天線。這四台大天線,將共同組成VLBI網,也叫“甚長基線陣”。簡單地說,就是把幾個天線聯合起來,達到一架超大型望遠鏡的觀測效果,對“嫦娥一號”衛星進行精確定位、跟蹤監測,為它的平安飛行保駕護航。
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嫦娥一號長得什麼樣
她生就一張四方臉,外形是個六麵立方體,還長著一雙大翅膀,即太陽能電池板,長18.1米;8隻眼睛,8種探測儀器;一張能說話的櫻桃小嘴,一套語音存儲裝置;體重2350千克,環繞在距離月球200千米高的極月圓軌道上,設計壽命一年。